АППАРАТ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ АММИАКОМ Советский патент 1938 года по МПК C01C1/18 

Современные устройства для нейтрализации растворов азотной кислоты аммиаком с использованием теплоты реакции обладают рядом недостатков.

Большая часть нейтрализационных устройств, например, Фаузера ГЛ, ИТР разработана применительно к нейтрализации под повышенным давлением, что для большинства заводов является нерентабельным и мало удобным. Дело в том, что жидкий аммиак обычно используется как холодный агент, с отдачей в сеть под низким давлением, повторное повышение которого для целей нейтрализации требует добавочной затраты энергии; кроме того дозировка реагентов NH₃ и HNO₃ при нейтрализации под высоким давлением очень затруднительна.

Улучшение взаимодействия реагирующих компонентов достигается механическим путем, в частности, посредством металлических перегородок, циркуляционных труб и других приемов развития металлических поверхностей, что сопряжено с усилением коррозии металла.

Некоторые конструкции разработаны применительно к отдувке всей испаряющейся воды воздухом (Бамаг) или под вакуумом (Кестнер), что обусловливает увеличение габаритов аппаратуры при небольшой сравнительно производительности.

Предлагаемый аппарат для нейтрализации азотной кислоты аммиаком свободен от вышеуказанных недостатков. Он предназначается в основном для работы под нормальным давлением, хотя с неменьшим успехом может работать и под повышенным.

В зависимости от исходной концентрации раствора азотной кислоты аппарат работает самостоятельно или в системе двухкорпусной выпарки, являясь первым корпусом, с вторичным использованием сокового пара, полученного при нейтрализации, для обогрева второго корпуса.

Изображенный на чертеже аппарат представляет собою сборник 1, закрытый крышкой 2 с шлемом 3. Внутрь сборника опущен скруббер 4, закрытый сверху и открытый снизу. Нижняя часть скруббера опирается на дно сборника стойками 5, образующими свободные просветы между скруббером и дном сборника.

Нижняя часть скруббера имеет по периметру прорези 6. Для лучшей защиты стенок от коррозии внутренние стенки скруббера и сборника футеруются. кислотоупорными плитками 7, хотя при надлежащем выборе кислотоупорной стали и при хорошем качестве изготовления это необязательно. Весь скруббер и сборник заполняются кольцами Рашига 8. Штуцер 9 в боковой стенке аппарата предназначен для удаления готового раствора, а штуцер 10 в днище - для быстрого спуска раствора в случае надобности. Штуцер 11 в верхней части боковой стенки аппарата служит для ввода газообразного аммиака в верхнюю часть скруббера. Штуцер 12 в боковой части шлема служит для ввода азотной кислоты, которая проходит по змеевику 13 и поступает через разбрызгиватель 14 в скруббер. В верхней части скруббера укрепляется горизонтальная решетка 15, загруженная насадкой из колец Рашига 8. В крышке аппарата сделаны два смотровых люка 16 и центральное отверстие 17 для паров, над которым на ножках укрепляется отражатель 18. Штуцер 19 в нижней части шлема предназначен для отвода конденсата, а отверстие в крышке 20 - для отвода пара.

Ниже приводится описание работы аппарата.

В скруббер непрерывно поступают аммиак и азотная кислота. Кислота, разбрызгиваясь, орошает насадку, которая предназначена для развития поверхности соприкосновения и возможно лучшего перемешивания жидкой и газообразной фаз. Вследствие выделяющейся при реакции нейтрализации теплоты раствор вскипает и часть воды испаряется. Пары испарившейся воды вместе с непоглощенным аммиаком заполняют весь свободный объем между кольцами, в результате чего насадка работает всей своей поверхностью, обеспечивая высокий эффект абсорбции.

Реакция протекает в основном именно в этой части. Стекающий по насадке раствор вместе с паром и аммиаком в газовой фазе переходят из скруббера, который является колоколом барботера по отношению к сборнику, в заполненное насадкой пространство между скруббером и стенками сборника, где реакция заканчивается. Уровень жидкости и зеркало испарения поддерживаются на высоте отводного штуцера 9. Пары пропускаются для улавливания брызгов через слой насадки, насыпанной на решетку 15, затем, пройдя центральное отверстие, с помощью отражателя входят в шлем, омывая боковые его стенки и обогревая змеевик с поступающей кислотой, и выходят из аппарата. Конденсат сокового пара, образующийся на стенках змеевика, стекает с последнего на дно внутри шлема и выводится через штуцер 19.

При изготовлении аппаратов с большой производительностью рационально змеевик-подогреватель кислоты заменять трубчаткой, установленной вне аппарата и обогреваемой соковым паром.

Предлагаемое устройство может быть применено не только в производстве аммиачной селитры, но также и монтанселитры и ряда других смешанных солей.

Аппарат для нейтрализации азотной кислоты аммиаком с прямоточным взаимодействием аммиака и азотной кислоты в скруббере с насадкой, отличающийся тем, что, с целью лучшего использования теплоты реакции для испарения раствора при прямоточном перемещении реагирующих веществ и продукта, скруббер 4 с насадкой 8, орошаемой азотной кислотой, помещен в заполненный насадкой сборник 1, по отношению к которому скруббер 4 является колоколом барботера.